(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、外周面に担持された現像剤を現像領域へ搬送するための現像剤担持体と、
該複数種類の電極部材に対して互いに異なる電圧を印加することにより、種類の異なる電極部材の間に電界を形成し、この電界によって該現像剤担持体の外周面上で現像剤を飛翔させる電界形成手段とを備え、
該現像剤担持体と潜像担持体との対向部で該現像剤担持体の外周面上で飛翔する現像剤を用いて該潜像担持体上の潜像に現像する現像装置において、
該現像剤担持体の該複数種類の電極部材よりも外周面側に設けられ表層の特性を測定する表層特性測定手段を備え、
該表層特性測定手段は、該表層のインピーダンスを検知する表層インピーダンス検知手段を備え、
該現像剤担持体の外周面に接触し、その接触する位置を通過する該現像剤担持体の外周面上の現像剤の量を規制する規制部材を備え、
該表層インピーダンス検知手段は、該複数種類の電極部材と該規制部材との間のインピーダンスを測定することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記表層特性測定手段は、上記表層の特性として、該表層の層厚を測定することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、
上記表層インピーダンス検知手段の検知結果に基づいて、種類の異なる電極部材の間に形成される上記電界が一定になるように上記電界形成手段を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３の現像装置において、
上記表層インピーダンス検知手段の検知結果に基づいて、記電界形成手段は上記複数種類の電極部材に対して印加する電圧を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項３または４の現像装置において、
種類の異なる電極部材の間のインピーダンスを測定する電極部材間インピーダンス測定手段を備え、
該電極部材間インピーダンス測定手段の測定結果に基づいて、上記電界形成手段の制御を補正することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記複数種類の電極部材を外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、種類の異なる電極部材の間に絶縁層を介在させたことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６の現像装置において、
種類の異なる電極部材の間のインピーダンスを測定することにより、上記絶縁層のインピーダンスを検知する絶縁層インピーダンス検知手段を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置により現像剤を供給することにより該潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される潜像を現像剤で現像する現像装置とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、
上記現像装置として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、外周面上に担持する現像剤を電界の作用により飛翔した状態にする現像剤担持体によって像領域へ現像剤を搬送し、現像を行う現像装置、並びに、これを備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに異なる電圧が印加される複数の電極部材を備えた現像剤担持体を有する現像装置が知られている。
このような現像装置としては、例えば、現像剤担持体上の現像剤を感光体等の潜像担持体に直接接触させないで、現像剤を潜像担持体上の潜像に供給して現像を行う現像装置がある。そして、この現像装置の一例としては、現像剤担持体上の一成分現像剤（トナー）をクラウド化させることによってトナーを潜像担持体上に供給する方式を採用するものがある（特許文献１〜特許文献６）。この方式に使用される現像剤担持体は、外周面に沿って複数種類の電極部材が所定のピッチで配置され、その複数種類の電極部材の外周面側を保護層で覆ったものである。この複数種類の電極部材に対し、時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加して、時間的に変化する電界を互いに近接する複数種類の電極部材間に形成すると、この電界により現像剤担持体上のトナーを互いに近接する複数種類の電極部材間で飛翔させることができる（このようにトナーが飛翔する現象を、以下「フレア」と呼ぶ。）。これにより、現像剤担持体の外周面近傍の空間でトナーがクラウド化した状況となる。
【０００３】
以上のような方式を用いた現像装置において、電極部材間に形成される電界が弱すぎると、次のような問題がある。すなわち、電界によってトナーを飛翔させる力がトナーと現像剤担持体の外周面との付着力に勝つことが出来ず、トナーが現像剤担持体から飛翔せず、感光体上に移動できなくなり、画像濃度の低下が発生する。一方、電極部材間に形成される電界が強すぎると、次のような問題がある。すなわち、電界形成する電極部材間でリークが発生して電極部材を破壊したり、現像剤担持体の外周面に接触する部材と電極部材との間でリークが発生して電極部材よりも外周面側に設けられ表層を傷つけたりする。
このため、電極部材間に形成される電界が適正な強度となるように、複数種類の電極部材に対して印加する電圧が設定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数種類の電極部材に対して印加する電圧の設定が同じであっても、現像剤担持体の最外周の保護層を形成する表層の層厚によって、電極部材間に形成される電界の強度は異なる。このため、表層の層厚が所定の値のときに電界が適正な強度となるように複数種類の電極部材に対して印加する電圧を設定しても、表層の層厚が所定の値とは異なった値であると電極部材間に形成される電界を適正な電界強度とすることができなくなる。
そして、表層の層厚は製造時のバラツキがあるため、全ての装置において電極部材に対して印加する電圧の設定を同じとすると、表層の層厚が上記所定の値と異なる装置では適正な電界強度の電界を形成することができなくなる。また、装置ごとに初期状態の表層の層厚で適正な電界強度の電界を形成するように複数種類の電極部材に対して印加する電圧を設定しても、表層は長期使用によって磨耗し層厚が減少するため、印加する電圧が一定であると、長期使用時には適正な電界強度の電界を形成することができなくなる。
また、層厚以外の表層の特性についても、その値が異なることで適正な電界強度の電界を形成することができなくなる特性がある。例えば、表層の特性である表層を構成する材料の体積抵抗率の値が異なれば、表層の層厚や電極部材に対して印加する電圧の設定が同じであっても、電極部材間に形成される電界の強度は異なる。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備えた現像剤担持体を有する現像装置で、表層の特性の値が一定でなくても、画像濃度の低下やリークによる損傷が発生せず、安定した現像を行うことが可能となる現像装置、並びにこれを備えた画像形成装置及びプロセスユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、外周面に担持された現像剤を現像領域へ搬送するための現像剤担持体と、該複数種類の電極部材に対して互いに異なる電圧を印加することにより、種類の異なる電極部材の間に電界を形成し、この電界によって該現像剤担持体の外周面上で現像剤を飛翔させる電界形成手段とを備え、該現像剤担持体と潜像担持体との対向部で該現像剤担持体の外周面上で飛翔する現像剤を用いて該潜像担持体上の潜像に現像する現像装置において、該現像剤担持体の該複数種類の電極部材よりも外周面側に設けられ表層の特性を測定する表層特性測定手段を備え、該表層特性測定手段は、該表層のインピーダンスを検知する表層インピーダンス検知手段を備え、該現像剤担持体の外周面に接触し、その接触する位置を通過する該現像剤担持体の外周面上の現像剤の量を規制する規制部材を備え、該表層インピーダンス検知手段は、該複数種類の電極部材と該規制部材との間のインピーダンスを測定することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記表層特性測定手段は、上記表層の特性として、該表層の層厚を測定することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記表層インピーダンス検知手段の検知結果に基づいて、種類の異なる電極部材の間に形成される上記電界が一定になるように上記電界形成手段を制御することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の現像装置において、上記表層インピーダンス検知手段の検知結果に基づいて、記電界形成手段は上記複数種類の電極部材に対して印加する電圧を制御することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項３または４の現像装置において、種類の異なる電極部材の間のインピーダンスを測定する電極部材間インピーダンス測定手段を備え、該電極部材間インピーダンス測定手段の測定結果に基づいて、上記電界形成手段の制御を補正することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置において、上記複数種類の電極部材を外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、種類の異なる電極部材の間に絶縁層を介在させたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の現像装置において、種類の異なる電極部材の間のインピーダンスを測定することにより、上記絶縁層のインピーダンスを検知する絶縁層インピーダンス検知手段を備えることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置により現像剤を供給することにより該潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される潜像を現像剤で現像する現像装置とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、表層特性測定手段を備えるため、その測定結果に応じて、電極部材間に形成される電界が適正な強度となるように設定を調節することが可能となり、このような調節を行うことで、画像濃度の低下やリークによる損傷が発生せず、安定した現像を行うことが出来るという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るプリンタの要部を示す概略断面図。
【図２】上記プリンタが備える４つのプロセスカートリッジのうちの一つの拡大断面図。
【図３】上記プロセスカートリッジが備える現像装置の軸線方向に沿った断面図。
【図４】同現像装置のトナー担持ローラの電極配置を説明するためにトナー担持ローラを回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図。
【図５】同トナー担持ローラを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図。
【図６】同トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフ。
【図７】電界を制御しない状態で表層の層厚が減少したときの、層厚と電界強度との関係の概略を示すグラフ。
【図８】表層の層厚が変化したときの層厚と表層インピーダンスとの関係の概略を示すグラフ。
【図９】所望の電界強度を得るための、表層の層厚とピークトゥピーク電圧との関係の概略を示すグラフ。
【図１０】外側電極と内側電極との間に交流電流を印加して、印加する電流は一定で、湿度が変化したときの湿度と絶縁層インピーダンスとの関係の概略を示すグラフ。
【図１１】表層の層厚が一定値の状態で、各環境における適正な電界強度とピークトゥピーク電圧との関係の概略を示すグラフ。
【図１２】表層の層厚の値と環境条件とに基づいて電界強度を適正な値に設定する制御のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を、電子写真方式の画像形成装置であるプリンタ（以下、単にプリンタ１００という）に適用した実施形態について説明する。
図１は、プリンタ１００の要部の概略断面図である。図１に示すようにプリンタ１００は、４つのプロセスカートリッジ１、複数の張架ローラに張架されて図１中の矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト７、露光手段である露光装置６、及び、定着装置１２等を備えている。
図２は、４つのプロセスカートリッジ１のうちの一つの拡大断面図である。
【００１０】
各プロセスカートリッジ１は、ドラム状の感光体２、帯電部材３、現像装置４、及び、感光体クリーニング部材５を一体的に支持してユニット状とした構成となっている。各プロセスカートリッジ１は、それぞれの不図示のストッパーを解除することにより、プリンタ１００本体に対して着脱可能となっている。
感光体２は、図中の矢印で示すように、図中の時計周り方向に回転する。帯電部材３は、ローラ状の帯電ローラであり、感光体２の表面に圧接されており、感光体２の回転により従動回転する。作像時には、帯電部材３には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体２の表面を帯電する。
プロセスカートリッジ１は、帯電手段である帯電部材３として、感光体２の表面に接触するローラ状の部材を用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、コロナ帯電などの非接触帯電方式を用いても良い。
【００１１】
露光装置６は、感光体２の表面に対して画像情報に基づいて露光し、感光体２の表面に静電潜像を形成する。プリンタ１００が備える露光装置６は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはＬＥＤアレイを用いるものなど他の構成でも良い。
感光体クリーニング部材５は、中間転写ベルト７と対向する位置を通過した感光体２の表面上に残留する転写残トナーのクリーニングを行なう。
【００１２】
４つのプロセスカートリッジ１は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色ごとのトナー像を感光体２上に形成する。４つのプロセスカートリッジ１は、中間転写ベルト７の表面移動方向に並列に配設され、それぞれの感光体２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に順に重ね合わせるように転写し、中間転写ベルト７上に可視像を形成する。
各感光体２に対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置には一次転写ローラ８が配置されており、一次転写ローラ８には不図示の高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体２との間で一次転写電界を形成する。感光体２と一次転写ローラ８との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体２の表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト７の表面に転写される。中間転写ベルト７を張架する複数の張架ローラのうちの一つが不図示の駆動モータによって回転することによって中間転写ベルト７が図中の矢印方向に表面移動する。表面移動する中間転写ベルト７の表面上に各色のトナー像が順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト７の表面上にフルカラー画像が形成される。
【００１３】
４つのプロセスカートリッジ１が中間転写ベルト７と対向する位置に対して、中間転写ベルト７の表面移動方向下流側には、張架ローラの一つである二次転写対向ローラ９ａに対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置に二次転写ローラ９が配置され、中間転写ベルト７との間で二次転写ニップを形成する。二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に所定の電圧を印加して二次転写電界を形成することにより、図１中の矢印Ｂ方向に搬送される転写材である転写紙Ｐが二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト７の表面上に形成されたフルカラー画像が転写紙Ｐに転写される。
二次転写ニップに対して転写紙Ｐの搬送方向下流側に、定着装置１２が配置されている。二次転写ニップを通過した転写紙Ｐは定着装置１２に到達し、定着装置１２における加熱及び加圧によって転写紙Ｐ上に転写されたフルカラー画像が定着され、画像が定着された転写紙Ｐはプリンタ１００の装置外に出力される。
一方、二次転写ニップで転写紙Ｐに転写されず中間転写ベルト７の表面上に残留したトナーは、転写ベルトクリーニング装置１１によって回収される。
【００１４】
次に、図２及び図３を用いて、プロセスカートリッジ１が備える現像装置４について説明する。
図３は、現像装置４において、鉛直方向に略直線状に配置された、搬送するトナー搬送部材１０６、トナー撹拌部材１０８及びトナー供給ローラ１０５の回転軸近傍の断面説明図である。
現像装置４は、現像剤であるトナーを収容するトナー収容室１０１と、トナー収容室１０１の下方に設けられたトナー供給室１０２とから構成され、トナー収容室１０１とトナー供給室１０２とを仕切るように仕切り部材１１０が設けられている。
仕切り部材１１０には、図３に示すように、複数の開口部が設けられている。仕切り部材１１０の複数の開口部は、トナー収容室１０１内のトナーをトナー供給室１０２へ供給する供給口１１１と、トナー供給室１０２内のトナーをトナー収容室１０１に戻す返送口１０７とが設けられている。
【００１５】
トナー供給室１０２の下部には、現像剤担持体であるトナー担持ローラ１０３が設けられている。また、トナー供給室１０２には、トナー担持ローラ１０３の表面にトナーを供給する現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１０５がトナー担持ローラ１０３の表面に当接して設けられている。さらに、トナー供給室１０２には、トナー供給ローラ１０５によってトナー担持ローラ１０３の表面上に供給され、感光体２とトナー担持ローラ１０３との対向部に向かうトナーの層厚を規制するトナー層規制部材１０４がトナー担持ローラ１０３の表面に当接して設けられている。
トナー担持ローラ１０３は、感光体２に対して非接触で配置されており、図示しない高圧電源から所定のバイアスが印加される。
【００１６】
トナー収容室１０１内にはトナー収容室１０１内のトナーを感光体２の回転軸に平行な方向（図２中の紙面に直行する方向）に搬送するトナー搬送部材１０６が設けられている。
また、トナー収容室１０１に収容するトナーは、重合法で作成したものを用い、平均粒径が６．５［μｍ］で、円形度が０．９８、安息角３３［°］、外添剤としてチタン酸ストロンチュームを含有しているトナーである。本発明を適用したプリンタ１００に用いるトナーとしては、これに限るものではない。
【００１７】
トナー収容室１０１内に設けられたトナー搬送部材１０６は、図３に示すように搬送スクリュ形状１０６ａと搬送板形状１０６ｂとを組み合わせた回転軸を有した部材である。トナー搬送部材１０６は、搬送スクリュ形状１０６ａの回転動作によりトナー収容室１０１内のトナーをトナー搬送部材１０６の回転軸に平行な略水平方向（図３中の矢印Ｃ方向）に搬送できる構成となっている。現像装置４では、トナー搬送部材１０６の回転軸に平行な方向にトナーを搬送する搬送スクリュ形状１０６ａを備えた構成であるが、現像剤搬送部材としてはこれに限ったものでなく、搬送ベルトやコイル状の回転体等の搬送機能を有するものを用いることができる。さらにこれらの搬送機能を有するものと、羽根のような板部材や針金を曲げて構成したパドルのようなもの等のほぐし機能を有するものを組み合わせたものでも良い。
また、本実施形態の現像装置４では、トナー収容室１０１からトナー供給ローラ１０５に向けて、トナーをトナー搬送部材１０６の回転軸に直交し、且つ、略鉛直下方にトナーを搬送する構成となっている。トナーの搬送方向としては、トナー搬送部材１０６の回転軸に直交し、且つ、略水平方向に搬送する構成としてもよい。
【００１８】
仕切り部材１１０の鉛直下方のトナー供給室１０２内にはトナー撹拌部材１０８が配置されている。
トナー撹拌部材１０８は、図３に示すように撹拌スクリュ形状１０８ａと撹拌板形状１０８ｂとを組み合わせた回転軸を有した部材である。トナー撹拌部材１０８は、撹拌スクリュ形状１０８ａの回転動作によりトナー供給室１０２内のトナーをトナー撹拌部材１０８の回転軸に平行な略水平方向（図３中の矢印ＤまたはＥ方向）に搬送できる構成となっている。
【００１９】
図３に示すように、トナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａは、軸方向について供給口１１１を挟んで外側に向かう方向（図３中の矢印Ｄ方向）にトナーを搬送するように螺旋状の羽部が設けられている。さらに、トナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａは、軸方向について２つの返送口１０７よりも外側と内側とは螺旋状の羽部が逆巻きになっている。このため、供給口１１１からトナー供給室１０２に供給されたトナーはトナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａの回転によって軸方向外側（矢印Ｄ方向）に搬送され、返送口１０７よりも外側に到達したトナーは羽部が逆巻きの撹拌スクリュ形状１０８ａによって返送口１０７に向かって搬送される。
返送口１０７を挟んで軸方向の外側と内側とでは、撹拌スクリュ形状１０８ａによるトナーの搬送方向が逆であり、返送口１０７に向かうようにトナーに搬送力を付与するため、返送口１０７の下方ではトナーが軸方向両側から集められ、山状に押し上げられる。これにより、トナー収容室１０１から供給口１１１または返送口１０７を通過してトナー供給室１０２に供給されたトナーが過剰である場合は、返送口１０７で山状に押し上げられたトナーがトナー供給室１０２から返送口１０７を通ってトナー収容室１０１に戻される。
また、トナー撹拌部材１０８は、トナー供給室１０２にあるトナーを攪拌し、さらに下部にあるトナー担持ローラ１０３、トナー供給ローラ１０５へトナーを供給する役割を持つ。
【００２０】
トナー供給ローラ１０５の表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、トナー供給室１０２内に供給されたトナーを効率よく付着させて取り込むと共に、トナー担持ローラ１０３との当接部での圧力集中によるトナーの劣化を防止している。
なお、この発泡材料は１０３〜１０１４［Ω］の電気抵抗値に設定される。
トナー供給ローラ１０５には、供給バイアスが印加され、トナー担持ローラ１０３との当接部で予備帯電されたトナーをトナー担持ローラ１０３に押し付ける作用を補助する。トナー供給ローラ１０５は図２中の矢印で示すように図２中の反時計回りの方向に回転し、表面に付着させたトナーをトナー担持ローラ１０３の表面に塗布するように供給する。
【００２１】
トナー供給ローラ１０５が当接する位置からトナー担持ローラ１０３の表面移動方向下流側のトナー担持ローラ１０３の表面に接触するように、現像剤規制部材であるトナー層規制部材１０４が配置されている。トナー供給ローラ１０５からトナー担持ローラ１０３の表面に供給されたトナーは、トナー担持ローラ１０３の回転によってトナー層規制部材１０４が接触する位置に搬送される。
トナー層規制部材１０４としては、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰまたはリン青銅等の金属板バネ材料を用いることができ、その自由端側をトナー担持ローラ１０３の表面に１０〜１００［Ｎ／ｍ］の押圧力で当接させたもので、トナー担持ローラ１０３上のトナーに対してその押圧力下を通過させることで、トナー層を薄層化すると共に、摩擦帯電によってトナーに電荷を付与する。
また、トナー層規制部材１０４には、トナーの摩擦帯電を補助する為に、バイアスが印加される。
【００２２】
感光体２はトナー担持ローラ１０３と非接触であり、図２中の時計回りの方向に回転している。このため、トナー担持ローラ１０３と感光体２とが対向する現像領域においては、トナー担持ローラ１０３の表面移動方向と感光体２の表面移動方向とが同方向となる。
トナー担持ローラ１０３上の薄層化されたトナー層は、トナー担持ローラ１０３の回転によって現像領域へ搬送され、トナー担持ローラ１０３に印加されたバイアスと感光体２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体２の表面に移動して感光体２の表面上の静電潜像が現像される。
【００２３】
現像領域で現像に用いられず、トナー担持ローラ１０３上に残されたトナーが再びトナー供給室１０２内へと戻る箇所には、現像剤除電部材である除電シール１０９がトナー担持ローラ１０３に当接して設けられ、トナーが現像装置４の外部に漏れ出ないように封止される。除電シール１０９には、除電能力を補助するためバイアスが印加される。
【００２４】
次に、本実施形態でのトナー担持ローラ１０３上のトナーを感光体２に現像する方法についてを詳しく説明する。
トナー供給位置でトナー担持ローラ１０３の表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ１０３の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ１０３の回転に伴って、トナー供給位置から現像領域に向けて搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持ローラ１０３と感光体２上の静電潜像との間の現像電界によって、感光体２の表面上の静電潜像部分に付着し、これにより現像が行われる。現像に寄与しなかったトナーは、ホッピングしながらトナー担持ローラ１０３の回転によってさらに搬送され、繰り返し利用される。
【００２５】
次に、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３の具体的構成について説明する。
図４は、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３の電極配置を説明するためにトナー担持ローラ１０３を回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図である。なお、説明の都合上、表層３６や絶縁層３５は図示していない。
図５は、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３を、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。
本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、中空状のローラ部材で構成されており、その最内周に位置する最内周電極部材又は内周側電極部材としての内側電極３３ａと、最外周側に位置していて内側電極３３ａへ印加される電圧（内側電圧）とは異なる電圧（外側電圧）が印加される最外周電極部材としての櫛歯状の外側電極３４ａとを備えている。また、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間にはこれらの間を絶縁するための絶縁層３５が設けられている。また、外側電極３４ａの外周面側を覆う保護層としての表層３６も設けられている。すなわち、本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、内周側から順に、内側電極３３ａ、絶縁層３５、外側電極３４ａ、表層３６の４層構造となっている。
【００２６】
内側電極３３ａは、トナー担持ローラ１０３の基体としても機能しており、ＳＵＳやアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成型した金属ローラである。このほか、内側電極３３ａの構成としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる樹脂ローラの表面にアルミニウムや銅などの金属層等からなる導電層を形成したものが挙げられる。この導電層の形成方法としては、金属メッキ、蒸着等により形成する方法や、ローラ表面に金属膜を接着する方法などが考えられる。
【００２７】
内側電極３３ａの外周面側は絶縁層３５に覆われている。本実施形態において、この絶縁層３５は、ポリカーボネートやアルキッドメラミン等で形成されている。また、本実施形態において、絶縁層３５の層厚は、３［μｍ］以上５０［μｍ］以下の範囲内が好ましい。３［μｍ］よりも小さくなると、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間の絶縁性が十分に保てなくなり、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間でリークが発生してしまう可能性が高くなる。一方、５０［μｍ］よりも大きくなると、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界が表層３６よりも外側に形成されにくくなり、表層３６の外側に強いフレア用電界（外部電界）を形成することが困難となる。本実施形態では、メラミン樹脂からなる絶縁層３５の層厚を２０［μｍ］としている。絶縁層３５はスプレー法やディップ法等によって内側電極３３ａ上に均一な膜厚で形成することができる。
【００２８】
絶縁層３５の上には外側電極３４ａが形成される。本実施形態において、この外側電極３４ａは、アルミニウム、銅、銀などの金属で形成されている。櫛歯状の外側電極３４ａの形成方法としては、種々の方法が考えられる。例えば、絶縁層３５の上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって櫛歯状の電極を形成するという方法が挙げられる。また、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを絶縁層３５の上に付着させて櫛歯状の電極を形成するという方法も考えられる。
【００２９】
外側電極３４ａ及び絶縁層３５の外周面側は、表層３６により覆われている。トナーは、表層３６上でホッピングを繰り返す際、この表層３６との接触摩擦によって帯電する。トナーに正規帯電極性（本実施形態ではマイナス極性）を与えるため、本実施形態では、表層３６の材料として、シリコーン、ナイロン（登録商標）、ウレタン、アルキッドメラミン、ポリカーボネート等が使用される。本実施形態ではポリカーボネートを採用している。また、表層３６は、外側電極３４ａを保護する役割も持ち合わせているので、表層３６の層厚としては、３［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内が好ましい。３［μｍ］よりも小さいと、経時使用による膜削れ等で外側電極３４ａが露出してしまうおそれがある。一方、４０［μｍ］よりも大きいと、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界が表層３６よりも外側に形成されにくくなり、表層３６の外側に強いフレア用電界を形成することが困難となる。本実施形態では、表層の層厚は２０［μｍ］としている。表層３６は、絶縁層３５と同様にスプレー法やディッピング法等によって形成することができる。
【００３０】
本実施形態では、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３３ａの外側電極３４ａとは対向していない部分（外側電極３４ａの櫛歯間に位置する内側電極３３ａの部分）と外側電極３４ａの櫛歯部分との間で作られる電界が、表層３６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ１０３上のトナーをホッピングさせ、これによりトナーをクラウド化させる。このとき、トナー担持ローラ１０３上のトナーは、内側電極３３ａに絶縁層３５を介して対向した表層部分と、これに隣接する外側電極３４ａに対向した表層部分との間を、飛翔しながら往復移動するように、ホッピングすることになる。
【００３１】
トナーを安定してクラウド化させるためには、相応する大きさのフレア用電界を形成することが重要となるが、このような大きなフレア用電界を形成するためには内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に大きな電位差を形成する必要がある。しかし、このような大きな電位差を安定して形成するためには、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間を安定かつ有効に絶縁し、リークを防止することが重要である。従来のように、フレア用電界を形成するための２種類の電極をそれぞれ櫛歯状に形成して同心円上に配置し、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯間に入り込むように構成した場合、その櫛歯状電極の形成品質が悪いと、２種類の電極間の絶縁性が著しく低下し、リークが起きやすい。具体的には、例えば、エッチングで電極形成する場合には除去すべき金属膜の一部が残存していたり、インクジェット法やスクリーン印刷法で電極形成する場合には電極間に導電ペーストが付着してしまったりする事態が起こり得る。このような事態が生じると、２種類の電極間でリークが起きやすいなり、適正なフレア用電界を形成することができなくなる。また、従来構成においては、ローラの樹脂表面上に櫛歯状電極を高い品質で形成したとしても、２種類の櫛歯状電極を形成した後にその外周面側を絶縁材で覆うことにより電極間に絶縁材を充填して電極間の絶縁性を得るため、電極間にはローラの樹脂表面と絶縁材との界面が形成され、この界面を通じたリークが生じやすく、比較的大きな電圧を印加すると電極間の絶縁性が著しく低下する。
【００３２】
本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、内側電極３３ａの上に絶縁層３５を設け、その絶縁層上に櫛歯状の外側電極３４ａを形成した構成であるため、これらの電極間にリークの原因となり得るような界面は存在しない。また、トナー担持ローラ１０３の製造段階において、リークの原因となり得る導電材が電極間に介在する可能性も非常に少なくできる。したがって、本実施形態によれば、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間を安定かつ有効に絶縁することができ、比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。
【００３３】
また、本実施形態において、外側電極３４ａの電極幅（各櫛歯部分の幅）は、１０［μｍ］以上１２０［μｍ］以下であるのが好ましい。１０［μｍ］よりも小さいと、細すぎて電極が途中で断線してしまうおそれがある。一方、１２０［μｍ］より大きいと、外側電極３４ａの被給電部３４ｂからの距離が遠い箇所の電圧が低くなり、その箇所でトナーを安定かつ有効にホッピングさせることが困難となる。本実施形態の被給電部３４ｂは、図４に示すように、トナー担持ローラ１０３の外周面上における軸方向両端に設けられている。よって、本実施形態では、外側電極３４ａの電極幅が１２０［μｍ］より大きいと、トナー担持ローラ１０３の軸方向中央部におけるフレア用電界が軸方向両端部のフレア用電界よりも相対的に低くなり、軸方向中央部に担持されているトナーを安定かつ有効にホッピングさせることが困難となる。
【００３４】
また、本実施形態では、外側電極３４ａの電極ピッチ（櫛歯部分間の距離）は、電極幅と同じか広いのが好ましい。電極幅よりも小さいと、内側電極３３ａからの電気力線の多くが表層３６の外側に出る前に外側電極３４ａへ収束してしまい、表層３６の外側に形成されるフレア用電界が弱くなってしまうからである。一方、電極ピッチが大きいと、電極間中央のフレア用電界が弱くなってしまう。本実施形態において、電極ピッチは、電極幅以上であって電極幅の５倍以下の範囲内であるのが好ましい。
本実施形態では、電極幅及び電極ピッチをいずれも８０［μｍ］に設定している。
【００３５】
また、本実施形態では、外側電極３４ａの電極ピッチを、トナー担持ローラ１０３の周方向にわたって一定となるように設定されている。電極ピッチを一定とすることで、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られるフレア用電界がトナー担持ローラ１０３上の周方向にわたってほぼ均一となる。よって、現像位置で周方向に均一なトナーのホッピングを実現することが可能となり、均一な現像が可能となる。
【００３６】
次に、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ１０３上の内側電極３３ａ及び外側電極３４ａには、それぞれ第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂから第一電圧である内側電圧及び第二電圧である外側電圧が印加される。第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂが印加する内側電圧及び外側電圧は、矩形波が最も適している。ただし、これに限らず、例えばサイン波で三角波でもよい。また、本実施形態では、フレア用電極を形成するための電極が内側電極３３ａ及び外側電極３４ａの２相構成であり、各電極（３３ａ，３４ａ）には互いに位相差πをもった電圧がそれぞれ印加される。
【００３７】
図６は、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａにそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフである。
本実施形態において、各電圧は矩形波であり、内側電極３３ａと外側電極３４ａにそれぞれ印加される内側電圧と外側電圧は、互いに位相がπだけズレた同じ大きさ（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）の電圧である。よって、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間には、常にＶｐｐだけの電位差が生じる。この電位差によって電極間に電界が発生し、この電界のうち表層３６の外側に形成されるフレア用電界によって表層３６上をトナーがホッピングする。本実施形態において、Ｖｐｐは１００［Ｖ］以上２０００［Ｖ］以下の範囲内であるのが好ましい。Ｖｐｐが１００［Ｖ］より小さいと、十分なフレア用電界を表層３６上に形成できず、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。一方、Ｖｐｐが２０００［Ｖ］より大きいと、経時使用により電極間でリークが発生する可能性が高くなる。本実施形態では、Ｖｐｐを５００［Ｖ］に設定している。
また、本実施形態において、内側電圧と外側電圧の中心値Ｖ０は、画像部電位（静電潜像部分の電位）と非画像部電位（地肌部分の電位）との間に設定され、現像条件によって適宜変動する。また、中心値Ｖ０の値は固定して、Ｄｕｔｙを変動させても同様の効果が得られる。
【００３８】
本実施形態において、内側電圧と外側電圧の周波数ｆは、０．１［ｋＨｚ］以上１０［ｋＨｚ］以下であるのが好ましい。０．１［ｋＨｚ］より小さいと、トナーのホッピングが現像速度に追いつかなくなるおそれがある。一方、１０［ｋＨｚ］より大きいと、トナーの移動が電界の切り替わりに追従できなくなり、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。本実施形態では、周波数ｆを５００［Ｈｚ］に設定している。
【００３９】
図４に示すように現像装置４は、第一パルス電源２５Ａがトナー担持ローラ１０３の担持ローラ回転軸３３ｂに電圧を印加する構成である。この担持ローラ回転軸３３ｂは、内側電極３３ａへの給電部として機能している。また、第二パルス電源２５Ｂは、不図示の導電性ローラに接続されており、この導電性ローラがトナー担持ローラ１０３の外周面上における軸方向両端に設けられた被給電部３４ｂに接触し、外側電極３４ａに対して電圧を印加する。
【００４０】
なお、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に形成される電界が強すぎると、外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間でリークが発生してしまい、電極を破壊してしまったり、トナー層規制部材１０４と外側電極３４ａとの間にリークが発生し、トナー担持ローラ１０３の表層３６を傷つけたりするおそれがある。このため、現像装置４では、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に形成される電界が適正な強度となるように、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの電位差（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）が設定されている。
【００４１】
次に、本実施形態の現像装置４の特徴部について説明する。
内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに対して印加する電圧の設定が同じであっても、表層３６の層厚が異なると、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａとの間に形成される電界の強度は異なる。そして、表層３６の層厚には製造ばらつきがあったり、長期使用による磨耗によって減少したりするため、表層３６の層厚は一定ではない。よって、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに対して印加する電圧の設定が常に一定として、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐの値が一定であると、表層３６の層厚の違いによって電界の強度は異なり、画像濃度の低下が発生したり、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間や外側電極３４ａとトナー層規制部材１０４との間でリークが発生したりといった不具合が発生する。
このような不具合を防止するために、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３最外層である表層３６の状態を常に検知して、内側電極３３ａと外側電極３４ａに印加するバイアス制御にフィードバックしている。これにより、常にフレア状態を一定に出来、画像不良等の不具合の発生を防止することができる。
【００４２】
図２に示すように現像装置４は、表層インピーダンス測定装置１３０と絶縁層インピーダンス測定装置１４０とを有する。表層インピーダンス測定装置１３０は、トナー担持ローラ１０３の表面に接しているトナー層規制部材１０４と外側電極３４ａとの間に交流電流を印加して表層３６のインピーダンスを測定する。また、絶縁層インピーダンス測定装置１４０は、外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間に交流電流を印加して、絶縁層３５のインピーダンスを測定する。
そして、表層インピーダンス測定装置１３０と絶縁層インピーダンス測定装置１４０との測定結果に応じて、外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間に形成される電界が適正な強度となるように第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂが印加する電圧の設定を調節する。
【００４３】
以下、現像装置４を使用し続けることで、磨耗によって表層３６の層厚が減少する場合について説明を行う。
トナー担持ローラ１０３は、トナー層規制部材１０４、トナー供給ローラ１０５及び除電シール１０９等が表面に接触した状態で表面移動するため、表層３６は経時で削られる。このため、現像装置４を使用し続けることで、表層３６の層厚は初期状態に比べて薄くなっていく。
【００４４】
図７は、電界を制御しない（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐの値が一定）状態で、トナー供給ローラ１０５の表層３６の層厚が減少したときの、表層３６の層厚と電界強度との関係の概略を示すグラフである。
図７に示すように、電界を制御しないと、現像装置４の初期状態では表層３６の層厚がｘ１［μｍ］の場合に電界強度がＥ１［Ｖ／ｍ］だったものが、経時使用によって表層３６の層厚がｘ３［μｍ］になると、電界強度はＥ３［Ｖ／ｍ］まで上昇してしまう。適正な値がＥ１［Ｖ／ｍ］だった電界強度がＥ３［Ｖ／ｍ］まで上昇すると、トナー層規制部材１０４と外側電極３４ａとの間でリークが発生し、表層３６を傷つけるおそれがある。
【００４５】
次に、現像装置４において、表層３６の層厚とインピーダンスとの関係を確認するために、トナー担持ローラ１０３の表面に接しているトナー層規制部材１０４と外側電極３４ａとの間に交流電流を印加して、表層３６の層厚が異なる条件でそれぞれのインピーダンスの値を測定した。
このときの表層３６の層厚とインピーダンス（以下、表層インピーダンスＨと呼ぶ）との関係の概略を示すグラフを図８に示す。図８に示すように、表層３６が薄く層厚ｔｘが小さいと表層インピーダンスＨは低くなり、表層３６が厚く層厚ｔｘが大きいと表層インピーダンスＨは高くなり、層厚ｔｘの大きさに応じて表層インピーダンスＨの値が異なることがわかる。
【００４６】
図９は、所望の電界強度Ｅを得るための、トナー担持ローラ１０３の表層３６の層厚ｔｘとピークトゥピーク電圧Ｖｐｐとの関係の概略を示すグラフである。
図９のグラフに示す構成では、表層３６の層厚ｔｘがｘ１［μｍ］のときにはピークトゥピーク電圧Ｖｐｐがｙ１［Ｖ］となるように調節し、層厚ｔｘがｘ２［μｍ］のときにはピークトゥピーク電圧Ｖｐｐがｙ２［Ｖ］となるように調節することで、電界強度Ｅを所望の値で一定にすることが出来る。
このため、例えば、表層３６の初期設定の層厚ｔｘがｘ１［μｍ］で所望の電界強度Ｅが得られるピークトゥピーク電圧Ｖｐｐがｙ１［Ｖ］である場合、経時の磨耗によって表層３６の層厚ｔｘがｘ３［μｍ］に減少した場合であっても、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐがｙ３［Ｖ］となるように印加電圧を調節することにより、電界強度Ｅを所望の値で一定に保つことが出来る。
【００４７】
このときのピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ、電界強度Ｅ及び表層３６の層厚ｔｘの関係は、以下の式（１）のように示すことができる。
Ｖｐｐ＝ｆＥ（ｔｘ）・・・・（１）
このため、経時の磨耗による表層３６の層厚ｔｘの減少する場合に限らず、製造上のバラツキなどによって表層３６の層厚ｔｘにバラツキがある場合においても、あらかじめ表層３６の層厚ｔｘを測定し、その測定値に応じて、式１に示した関係式から、フレアを形成する電界の電界強度Ｅが所望の値となるピークトゥピーク電圧Ｖｐｐを算出することが出来る。よって、表層３６の初期設定の層厚ｔｘがｘ１［μｍ］に対して製造上のバラツキによって表層３６の層厚ｔｘがｘ２［μｍ］と初期設定よりも厚い場合であっても、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐがｙ２［Ｖ］となるように印加電圧を調節することにより、電界強度Ｅを所望の値で一定に保つことが出来る。
以上のような制御を行うことにより、表層３６の層厚ｔｘの減少やバラツキに起因して電界の強度が小さすぎる状態となることによって発生する不具合や、電界が強すぎる状態となることによって発生する不具合を防止することが出来る。なお、電界の強度が小さすぎる状態となることによって発生する不具合としては画像濃度の低下がある。また、電界が強すぎる状態となることによって発生する不具合としては、外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間のリークによる電極破壊、及び、外側電極３４ａとトナー層規制部材１０４と外側電極３４ａとの間のリークによる表層３６の損傷がある
現像装置４では、初期状態で層厚ｔｘがｘ１［μｍ］だった表層３６が経時の磨耗によってｘ３［μｍ］になった場合、上記式（１）に基づいて、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐをｙ３［μｍ］に調整することで、フレアを形成する電界の電界強度Ｅを所望の一定の値として、トナー層規制部材１０４と外側電極３４ａとのリークによって表層３６が破壊されることを防止できる。また、製造上のバラツキによって表層３６の層厚ｔｘがｘ１よりも大きい場合であっても、上記式（１）に基づいて、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐがｙ２［μｍ］に調整することで、フレアを形成する電界の電界強度Ｅを所望の一定の値として、トナー飛翔不足による濃度変動も防止することができる。
【００４８】
現像装置４の設置環境の条件が変化した場合、絶縁材料の特性値（含有水分量等）変動や、材料温度に変化が起こり、インピーダンス特性が変化してしまう。
図１０は、外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間に交流電流を印加して、印加する電流は一定で、湿度が変化したときの湿度とインピーダンスとの関係の概略を示すグラフである。外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間には、絶縁層３５が介在しており、図１０より、湿度が変化した場合には絶縁材料のインピーダンスが変化し、低湿時には、高湿時よりもインピーダンスが高いことがわかる。
絶縁層３５は、その外周面側が外側電極３４ａと表層３６とによって覆われているため、他の部材が接触することによる経時の磨耗が生じず、層厚は一定である。よって、経時での層厚の減少に起因するインピーダンスの変化がないため、絶縁層３５のインピーダンス（絶縁層インピーダンスＪ）を測定することで、環境変化によるインピーダンスの変化のみを検出することができる。
【００４９】
上述した表層インピーダンスＨの変化には、経時の磨耗で層厚が減少することによるインピーダンスの変化だけではなく、環境変化によるインピーダンスの変化も含まれる。このため、表層インピーダンスＨの変化を絶縁層インピーダンスＪの変化で補正することで、正確に表層３６の層厚ｔｘを算出することが可能となる。
【００５０】
また、温度や湿度等の環境が変化した場合、トナーの帯電量も変化する。例えば、低温低湿環境では、帯電量は高く、高温高湿環境では、帯電量は低くなってしまう。このようなトナーの帯電量の変化は、トナーとトナー担持ローラ１０３との静電的な付着力を変えてしまう。このため、トナーを飛翔させる電界を低温低湿環境で適正な電界強度Ｅに設定した場合、高温高湿環境では、トナーが飛翔しすぎてしまい、トナー担持ローラ１０３にトナーが戻ってこられなくなり、トナー飛散が発生し、装置内を汚してしまうという不具合が発生する。
【００５１】
このため、現像装置４では、絶縁層インピーダンスＪの測定結果から環境変化の影響を鑑みた最適な電界強度Ｅを割り出し、この最適な電界強度Ｅと、表層インピーダンスＨ及び絶縁層インピーダンスＪに基づいて算出される表層３６の層厚ｔｘとに基づいて、外側電極３４ａ及び内側電極３３ａに印加する電圧を決定する。
【００５２】
図１１は、表層３６の層厚ｔｘはある値の状態で、各環境における適正な電界強度Ｅとピークトゥピーク電圧Ｖｐｐとの関係の概略を示すグラフである。
図１１中では、高温高湿環境は一点鎖線、通常環境は実線、低温低湿環境は破線で適正な電界強度Ｅを示している。
例えば、制御を行う時点での層厚ｔｘがｘ１［μｍ］と判断した場合のピークトゥピーク電圧Ｖｐｐは、高温高湿環境下ではｙｈ［Ｖ］、通常環境下ではｙｍ［Ｖ］、低温低湿環境下ではｙｌ［Ｖ］となるようににそれぞれ調節する。
よって、「Ｖｐｐ＝ｆＥ（ｔｘ）」で表す式（１）の右辺「ｆＥ（ｔｘ）」は環境条件によって決定される式となる。
【００５３】
このように、表層３６の層厚ｔｘの値と環境条件とに基づいて電界強度Ｅを適正な値に設定する制御のフローチャートを図１２に示す。
図１２に示すフローチャートでは、表層インピーダンスＨ及び絶縁層インピーダンスＪを測定して（Ｓ１及びＳ２）、絶縁層インピーダンスＪの測定結果に基づいて環境係数を決定する（Ｓ３）。決定した環境係数に基づいて、そのときの環境条件における適正な電界強度Ｅを決定する（Ｓ４）。また、絶縁層インピーダンスＪの測定結果と表層インピーダンスＨの測定結果とに基づいて、表層３６の層厚ｔｘを算出する（Ｓ５）。層厚ｔｘと電界強度Ｅとに基づいて適正な電界強度Ｅとなるピークトゥピーク電圧Ｖｐｐを決定（Ｓ６）する。
Ｓ１〜Ｓ６の制御によって決定したピークトゥピーク電圧Ｖｐｐの値となるように、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに印加する電圧を設定し、プリントを行う（Ｓ７）。
このような制御を行うことにより、環境条件が変化したり、長期使用により表層３６の層厚ｔｘが減少したりしても、トナー飛翔不足による画像濃度の低下やトナー層規制部材１０４と外側電極３４ａとの間でのリークによる表層３６の損傷といった不具合の発生を防止することができる。
【００５４】
以上、本実施形態の現像装置４は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材である内側電極３３ａ及び外側電極３４ａを備え、外周面に担持された現像剤であるトナーを現像領域へ搬送するための現像剤担持体であるトナー担持ローラ１０３と、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに対して互いに異なる電圧を印加することにより、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に電界を形成し、この電界によってトナー担持ローラ１０３の外周面上でトナーを飛翔させる電界形成手段を構成する第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとを備え、現像領域でトナー担持ローラ１０３の外周面上で飛翔するトナーを用いて感光体２上の静電潜像に現像する現像装置である。そして、２種類の電極部材である内側電極３３ａ及び外側電極３４ａよりも外周面側に設けられ表層３６の特性を測定する表層特性測定手段として、表層インピーダンス測定装置１３０を備える。トナー担持ローラ１０３の電極部材よりも外周面側の層である表層３６の特性を測定する手段である表層インピーダンス測定装置１３０を備えることにより現像剤であるトナーを飛翔させる電界の最適値を算出することができる。
【００５５】
また、現像装置４の表層特性測定手段である表層インピーダンス測定装置１３０は、表層３６の特性として、測定したインピーダンスに基づいて表層３６の層厚を測定する。これにより、経時の磨耗によって減少する表層３６の特性である層厚を測定することができる。
【００５６】
また、現像装置４が備える表層特性測定手段である表層インピーダンス測定装置１３０は、表層３６のインピーダンスを検知する表層インピーダンス検知手段である。表層３６のインピーダンスを測定することで、表層３６の層厚を測定することができる。
【００５７】
また、現像装置４は、トナー担持ローラ１０３の外周面に接触し、その接触する位置を通過するトナー担持ローラ１０３の外周面上のトナーの量を規制する規制部材であるトナー層規制部材１０４を備え、表層インピーダンス測定装置１３０は、２種類の電極部材のうちの外側電極３４ａとトナー層規制部材１０４との間のインピーダンスを測定する。これにより、外側電極３４ａとトナー層規制部材１０４との間にある表層３６のインピーダンスを測定することができる。
【００５８】
また、現像装置４は、表層インピーダンス測定装置１３０の検知結果に基づいて、種類の異なる電極部材である内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に形成される電界が一定になるように電界形成手段を制御する。これにより、経時で表層３６の層厚が減少しても、表層３６の表面上に適切な電界を形成することができ、画像濃度の低下や電極部材間でのリークを防止することができる。
【００５９】
また、現像装置４は、表層インピーダンス測定装置１３０の検知結果に基づいて、電界形成手段を構成する第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂが内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに対して印加する電圧を制御する。これにより、表層インピーダンス測定装置１３０の検知結果に基づいて、電界が一定になるように制御を行うことができる。
【００６０】
また、現像装置４は、種類の異なる電極部材である内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間のインピーダンスを測定する電極部材間インピーダンス測定手段としての絶縁層インピーダンス測定装置１４０を備え、絶縁層インピーダンス測定装置１４０の測定結果に基づいて、電界制御係数である環境係数を決定し、表層インピーダンス測定装置１３０の検知結果に基づいた電界形成手段の制御を補正する。これにより、現像装置４の設置環境が変化しても、その環境に対応して適切な電界を内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に形成することができ、画像濃度の低下や電極部材間でのリークを防止することができる。
【００６１】
また、現像装置４は、図５に示すように、２種類の電極部材である内側電極３３ａと外側電極３４ａとを外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に絶縁層３５を介在させている。これにより、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間を安定かつ有効に絶縁することができ、比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。
【００６２】
また、電極部材間インピーダンス測定手段としての絶縁層インピーダンス測定装置１４０は、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間のインピーダンスを測定することにより、絶縁層３５のインピーダンスを検知する。絶縁層３５は、その外周面側が外側電極３４ａと表層３６とによって覆われているため、経時での層厚の減少に起因するインピーダンスの変化がないため、絶縁層３５のインピーダンス（絶縁層インピーダンスＪ）を測定することで、環境変化によるインピーダンスの変化のみを検出することができる。
【００６３】
また、本実施形態のプリンタ１００は、潜像担持体である感光体２上に形成された潜像に対して現像手段によって現像剤であるトナーを供給することにより静電潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材である転写紙Ｐ上に転移させて、転写紙Ｐ上に画像を形成する画像形成装置である。そして、プリンタ１００は現像手段として、上述した現像装置４用いることで、画像濃度の低下や電極部材間でのリークを防止することが出来るため、良好な画像形成を行うことが出来る。
【符号の説明】
【００６４】
１  プロセスカートリッジ
２  感光体
３  帯電部材
４  現像装置
５  感光体クリーニング部材
６  露光装置
７  中間転写ベルト
８  一次転写ローラ
９  二次転写ローラ
９ａ  二次転写対向ローラ
１１  転写ベルトクリーニング装置
１２  定着装置
２５Ａ  第一パルス電源
２５Ｂ  第二パルス電源
３３ａ  内側電極
３３ｂ  担持ローラ回転軸
３４ａ  外側電極
３４ｂ  被給電部
３５  絶縁層
３６  表層
１００  プリンタ
１０１  トナー収容室
１０２  トナー供給室
１０３  トナー担持ローラ
１０４  トナー層規制部材
１０５  トナー供給ローラ
１０６  トナー搬送部材
１０６ａ  搬送スクリュ形状
１０６ｂ  搬送板形状
１０７  返送口
１０８  トナー撹拌部材
１０８ａ  撹拌スクリュ形状
１０８ｂ  撹拌板形状
１０９  除電シール
１１０  仕切り部材
１１１  供給口
１３０  表層インピーダンス測定装置
１４０  絶縁層インピーダンス測定装置
Ｈ  表層インピーダンス
Ｊ  絶縁層インピーダンス
Ｐ  転写紙
ｔｘ  層厚
Ｖｐｐ  ピークトゥピーク電圧
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特開平３−２１９６７号公報
【特許文献２】特開２００２−３４１６５６号公報
【特許文献３】特開２００４−２８６８３７号公報
【特許文献４】特開２００３−１５４１９号公報
【特許文献５】特開平９−２６９６６１号公報
【特許文献６】特開２００３−８４５６０号公報
【図１】
0005455022.tif 000002
【図２】
0005455022.tif 000003
【図３】
0005455022.tif 000004
【図４】
0005455022.tif 000005
【図５】
0005455022.tif 000006
【図６】
0005455022.tif 000007
【図７】
0005455022.tif 000008
【図８】
0005455022.tif 000009
【図９】
0005455022.tif 000010
【図１０】
0005455022.tif 000011
【図１１】
0005455022.tif 000012
【図１２】
0005455022.tif 000013